Использование устройств мониторинга температуры и методов охлаждения, таких как принудительная вентиляция, является формой термического контроля. Несколько модулей и станций, запущенных NASA, оснащены передовыми системами термического контроля, но вы когда‑нибудь задумывались, почему они необходимы для Международной космической станции?

Без систем термического контроля температура Международной космической станции поднималась бы до 250 градусов по Фаренгейту на солнце и падала бы до минус 250 градусов по Фаренгейту в тени.

Какова важность наличия термических контролей на Международной космической станции?

Термические системы Международной космической станции (МКС) уравновешивают глубокий холод космоса и палящее тепло Солнца в странном новом мире, где горячий воздух не поднимается, а тепло не проводит.

Без термических контролей температура солнечной стороны орбитальной станции достигала бы 250 градусов по Фаренгейту или 121 градус Цельсия. Для сравнения, на темной стороне термометры падали бы до минус 250 градусов по Фаренгейту или -157 градусов Цельсия. 

К счастью для экипажа и всего оборудования станции, МКС была спроектирована и построена с учётом термического баланса. Она оснащена системой термического контроля, которая поддерживает астронавтов в прохладе и комфорте в их орбитальном доме. (Источник: NASA)

Что такое многослойная изоляция (MLI)?

Изоляция является первым фактором при проектировании термического контроля, так как она удерживает тепло внутри для согрева и отводит его наружу для охлаждения. На Земле окружающий тепло передаётся в воздухе в основном посредством теплопроводности — столкновений отдельных молекул воздуха. Конвекция же представляет собой циркуляцию или массовое движение воздуха.

Именно поэтому вы можете изолировать свой дом, в основном используя воздух, запертный внутри изоляции. Воздух — плохой проводник тепла, а волокна домашней изоляции, удерживающие воздух, также минимизируют конвекцию. В космосе нет воздуха для проводимости или конвекции.

Andrew Hong, Engineer and Thermal Control Specialist at NASA’s Johnson Space Center

Среда в космосе доминирует излучение. Объекты нагреваются, поглощая солнечный свет, и охлаждаются, излучая инфракрасную энергию, невидимую невооружённым глазом.

В результате изоляция Международной космической станции не похожа на пушистый коврик из розовых волокон, который встречается в большинстве домов на Земле. Вместо этого изоляция станции представляет собой высокоотражающее одеяло из Mylar и дакрона, называемое многослойной изоляцией (MLI).

Mylar алюминизирован, чтобы солнечное тепловое излучение не могло пройти сквозь него. Слои ткани из дакрона удерживают листы Mylar раздельно, что предотвращает передачу тепла между слоями. Это гарантирует, что излучение будет доминирующим способом теплопередачи через одеяло. Окна являются огромным теплопотерем, но астронавтам они нужны для эргономики и их исследований. Это то, что нам приходится учитывать при проектировании.

Эндрю Хонг, инженер и специалист по термическому контролю в Центре Джонсона НАСА

За исключением окон, большая часть МКС защищена от излучения многослойной изоляцией (MLI). Эта изоляция выполняет двойную функцию: она удерживает солнечное излучение снаружи и одновременно препятствует проникающему в металлическую оболочку станции суровому холоду космоса.

Она работает настолько эффективно, что МКС ставит инженеров перед новой термической задачей: справляться с постоянно повышающимися внутренними температурами в этой сверхизолированной орбитальной лаборатории, заполненной различными тепловыделяющими приборами.
Солнечная энергия используется для питания авионики, электроники и других систем МКС. Все они генерируют тепло, и необходимо что‑то делать, чтобы избавиться от избытка. Теплообменники — самое простое решение. Активная система термического контроля, или ATCS, была разработана для отвода тепла от корабля. (Источник: NASA)